Тестирование компактного SSD KingSpec XF-1TB 2230 1 ТБ на контроллере Maxio MAP1602

Мы уже тестировали несколько SSD формата M.2 2230 и обсуждали причины их появления и выхода на розничный рынок. Это связано с тем, что различные устройства требуют разных размеров компонентов. Стандартные M.2 2280, хотя и являются де-факто стандартом для десктопов, идеально подходят для ноутбуков, где размеры ограничены. Десктопам больше подойдут форматы U.2/U.3, распространенные в серверах, которые можно установить в стандартные дисковые корзины, что упрощает охлаждение и позволяет использовать накопители с большей емкостью. В основном покупаются SSD на несколько сотен гигабайт или 1-2 ТБ, что удобно помещается на плату 2280. Однако потребность в накопителях большего объема растет, что создает спрос на более компактные форматы.

Для компактных устройств, таких как портативные консоли, форматы 2280 слишком велики. Поэтому стандарты 2260, 2242 и 2230 были разработаны для таких случаев. Хотя изначально эти форматы использовались в ОЕМ-поставках, розничные покупатели долгое время могли не обращать на них внимания. Это изменилось с появлением портативной консоли Steam Deck, базовая версия которой имела только 64 ГБ eMMC, из которых 20 ГБ занимала операционная система, оставляя недостаточно места для игр. В консоли предусмотрены разъемы для microSD-карт и слот M.2 2230, в который в старших модификациях устанавливались SSD на 256 или 512 ГБ. Эти версии были значительно дороже, чем базовая, поэтому многие начали искать подходящие накопители для самостоятельной замены.

Ситуация с компактными SSD усложнилась: начиная со второго поколения Steam Deck, устройства с пустыми слотами больше не продаются. Тем не менее, замена штатного SSD все еще может иметь смысл, как и для приставки Asus Rog Ally. При помощи переходника можно установить M.2 2280, но из-за ограниченного места в корпусе это неудобно, поэтому лучше придерживаться оригинальной конструкции. Как только производители начали продавать компактные SSD в розницу, активизировались и продавцы компактных USB-коробочек, которые интересуют покупателей своим размером. В настоящее время такие устройства поддерживают только USB3 Gen2 с пропускной способностью до гигабайта в секунду, тогда как более быстрые решения, хотя и существуют, остаются дорогими и менее популярными.

Также популярностью пользуются DIY проекты по сборке карт памяти CFexpress Type B (прежде XQD). Такие карты стоят дорого, но адаптер для SSD M.2 2230 можно найти за 5-6 долларов. Этот подход позволяет контролировать весь процесс и выбирать подходящий SSD с необходимой скоростью и температурным режимом. Тем не менее, пользователи должны учитывать, что правильный выбор SSD важен для эффективной записи видео и предотвращения перегрева.

Спрос на такие компактные SSD заметно возрос. Ранее этот спрос удовлетворялся через ОЕМ-модели, которые формально не предназначены для розничной продажи, но все же попадали на рынок. Однако многие предпочитают приобретать SSD в магазинах с гарантией, вместо того чтобы искать подходящие модели на маркетплейсах у непроверенных продавцов.

На рынке также появились предложения от китайских производителей, которые активно занимаются выпуском компактных SSD. Они использовали безбуферные четырехканальные контроллеры, такие как Maxio MAP1202 и MAP1602, которые хорошо подходят для формата M.2 2230. Проблемой остаётся упаковка памяти: хотя крупные бренды уже давно выпускают SSD с 16 кристаллами флэш-памяти в одном чипе, китайские производители часто используют несколько микросхем для меньших объемов, что дешевле, но не подходит для компактных форматов. В будущем, с развитием технологий, возможно, появятся более ёмкие и быстрые решения в формате M.2 2230.

Не все производители успели адаптироваться к новому формату SSD. Одними из первых стали KingSpec, которые начали выпускать свои известные SSD серии NX в форматах 2230 и 2242. Однако контроллер Maxio MAP1202, используемый в этих моделях, уже устарел и был хорошо изучен в различных конфигурациях. Последние версии KingSpec NX, с которыми мы знакомились, не произвели большого впечатления.

Тем временем, новая серия SSD XF от KingSpec стоит немного дороже, но предлагает поддержку PCIe Gen4 и скорость чтения до 5 ГБ/с. Эти характеристики указывают на использование контроллера Maxio MAP1602, который совместим с MAP1202, но может достигать более высоких скоростей. Недавно появились «медленные» версии этой платформы, которые, хотя и менее быстрые по сравнению с «быстрыми» моделями, предлагающими до 7 ГБ/с, всё же позволяют исследовать новые варианты SSD формата 2230 и изучить ранее не тестировавшиеся версии платформы.

Производитель оснастил накопитель небольшим радиатором, который, возможно, предназначен как для охлаждения, так и для сокрытия компонентов. Однако этот радиатор оказался слишком крупным для некоторых установок, например, его пришлось снять, чтобы поместить SSD в USB-коробку. Было бы удобнее, если бы радиатор не был приклеен, а поставлялся отдельно в упаковке.

Программная идентификация компонентов не вызвала проблем, и под радиатором оказался контроллер Maxio MAP1602 и 128-слойная TLC-память YMTC. Это подтверждает, что внутри используется тот же набор компонентов, что и в ранее протестированных моделях. Хотя никаких существенных отличий от предыдущих тестов обнаружено не было, для большинства пользователей это не является проблемой. Стоит отметить, что память в терабайтных SSD на этой платформе немного отличается — здесь используются спаренные кристаллы по 512 Гбит, которые обычно встречаются в SSD объемом 2 ТБ и работают медленнее. Похоже, что другие варианты с высокой интеграцией не были доступны, а использование нескольких микросхем памяти для формата 2230 затруднено из-за ограниченного места.

В целом, SSD на этой платформе покажет некоторые отличия от ранее протестированных моделей. Эти отличия можно либо игнорировать, либо оценить с помощью тестов и сравнить с другими SSD того же форм-фактора. На данный момент мы протестировали два SSD — один быстрый и один медленный. Сегодняшняя модель может занять промежуточное положение между ними. Все три SSD поддерживают PCIe Gen4, что делает сравнение вполне корректным.

Мы используем тестовый стенд с процессором Intel Core i9-11900K и материнской платой Asus ROG Maximus XIII Hero на чипсете Intel Z590, что позволяет подключать SSD через два типа интерфейсов: PCIe Gen4, идущий напрямую от процессора, и PCIe Gen3, управляемый чипсетом. Современные SSD рассчитаны на PCIe Gen4, что позволяет им демонстрировать максимальную производительность. Однако тестирование на PCIe Gen3 также важно для проверки совместимости, поскольку контроллеры PCIe в чипсетах Intel не менялись с 2015 года. Сегодня мы сосредоточимся на использовании «родного» режима для экономии места, так как это не затронет неизученные платформы и все участники теста будут протестированы в условиях, которые они поддерживают.

Как уже упоминалось, мы ранее тестировали эту платформу в полноразмерном исполнении. Основное различие заключается в том, что в TeamGroup MP44L использовалась 128-слойная память YMTC в стандартном исполнении, а не на спаренных кристаллах. Это обстоятельство дает возможность оценить разницу в производительности и размерах памяти, так как спаренные кристаллы могут немного уступать по сравнению с обычными. В случае с KingSpec, на фотографии видно, что их терабайтный SSD состоит из четырех микросхем, каждая из которых содержит четыре кристалла флэш-памяти, в отличие от 16 кристаллов, упакованных в одну микросхему. Последний вариант дороже и используется не всегда без необходимости, но для формата M.2 2230 это решение оказалось более подходящим.

При первой встрече с TeamGroup MP44S мы надеялись, что это просто компактная версия MP44S. Однако реальность оказалась иной: использованы контроллер Phison E21T и 176-слойный QLC-флэш от Micron. Это решение имеет свои плюсы: QLC-чипы с терабитной емкостью позволяют собрать 2 ТБ из 16 чипов. Это компромисс между объемом и скоростью, что делает такой SSD хорошим выбором для устройств, где критичен объем, например, для портативных игровых консолей. Однако для других случаев, где важна высокая скорость, такой выбор стоит хорошо обдумать.

Лучшим примером настоящего компромисса является WD PC SN740 или Black SN770M. У WD есть TLC-память с терабитными кристаллами, но эта модификация BiCS5 является самой медленной в своем классе. К тому же, такие SSD являются единственными до недавнего времени на 2 ТБ с TLC, что делает их значительно дороже по сравнению с конкурентами на 1 ТБ. Поэтому в тестировании мы сосредоточимся на последнем варианте. Это позволит провести наиболее прямое сравнение, так как все четыре SSD используют 16 кристаллов памяти, обеспечивая оптимальное четырехкратное чередование на каждом из четырех каналов контроллера.

Жизнь — это боль. Это выражение отлично описывает текущую ситуацию с QLC-памятью. В первые годы с TLC всё выглядело схоже — проблемы усугублялись из-за низкой емкости старых SSD. MLC считалась непригодной для SSD до появления Intel X25-M, который показал, как можно эффективно использовать эту память. Однако это уже история, которую многие не застали или воспринимали в юности. 

Сейчас QLC — это реальность, и проблемы с ней снова становятся актуальными. Основная проблема QLC заключается в снижении стоимости по сравнению с предыдущими типами памяти, но и новые проблемы остаются. На данный момент скорость записи у QLC сохраняется на уровне около 100 МБ/с, что далеко от идеала и вызывает опасения. Несмотря на улучшения, такие цифры всё ещё могут напугать, и это не без оснований.

Когда мы говорим о проблемах с кэшированием, то имеем в виду именно это. Например, в линейке WD Black, которая представлена в потребительском сегменте как топовый вариант, контроллер хоть и безбуферный и четырехканальный, но остаётся одним из самых мощных в своём классе. Память быстрая, но скорость записи после исчерпания SLC-кэша составляет лишь 440 МБ/с. Это значительно лучше, чем 90 МБ/с в других примерах, но всё равно в три раза меньше, чем при записи по мусору вторым проходом. Причина в том, что помимо записи новых данных, необходимо одновременно уплотнять старые данные, ранее записанные в кэш. Тем не менее, большинство пользователей обычно ориентируется на максимальную скорость записи и рассчитывают, что большой кэш минимизирует проблемы, что в реальности зачастую оправдывается.

В прошивках Maxiotek часто применяется иной подход: небольшой кэш с быстрой записью непосредственно в основной массив памяти. По мере заполнения кэша скорость записи снижается до уровня, схожего с WD, но преимущество в том, что почти 2/3 объема записываются со скоростью около 1 ГБ/с. То, что максимальная скорость достигается на 1/6 свободного пространства, может быть не так заметно. В общем, время записи полного терабайта сокращается. У каждого подхода есть свои плюсы и минусы. Для внешних SSD мы предпочли бы такую схему, поскольку накопители формата M.2 2230 часто используются именно в таких случаях.

Team на той же платформе показывает лучшие результаты: запись завершается на три минуты быстрее, а график прямой записи более ровный. Это связано с использованием спаренных кристаллов, которые могут снижать производительность, но в данном случае эффект не слишком заметен. Пиковая скорость записи также оказалась очень точной, почти до миллилитра.

Низкоуровневые бенчмарки, такие как CrystalDiskMark 8.0.1, давно стали жертвами борьбы с SLC-кэшированием и фактически тестируют только кэш. Производители также ограничиваются данными о производительности в пределах кэша, так что проверка их результатов всегда полезна. Основная цель кэширования — обеспечить высокие скорости в реальных условиях, несмотря на снижение стоимости памяти.

Результаты тестов в основном отражают эффективность кэширования, которое призвано скрыть недостатки основной памяти. Поэтому неудивительно, что они выглядят так, как есть. WD хорошо проявляет себя даже среди самых современных платформ, учитывая, что это фактически вторая итерация. Хотя MAP1602 и более мощный, чем Phison E21T, в последовательных сценариях и внутри кэша разница не так заметна.

Но различия становятся заметными при произвольной адресации. Хотя этот тест редко встречается в практическом использовании, он полезен для сравнения разных платформ или версий одной платформы. Например, два SSD на базе MAP1602 и 128L YMTC показывают разные результаты в самых длинных очередях, что связано с небольшими различиями в памяти. Такие детали могут быть важны для глубокого анализа.

Иногда более компактный SSD может оказаться быстрее своего более крупного «родственника», что можно объяснить различиями в прошивках. Хотя тесты часто синтетичны, прошивки играют значительную роль в производительности. Например, программисты Phison продолжают улучшать свои решения, и это заметно. Остальные производители тоже не отстают, предлагая свои варианты оптимизации.

Было бы лучше, если бы этот энтузиазм в оптимизации направили на более практичные задачи. Например, на увеличение размера блоков и улучшение обработки длинных очередей, что реально важно на практике. Сейчас многие устройства справляются с нагрузками, которые в реальных условиях не вызывают проблем. Однако для современного прикладного ПО и текущих требований достигнутого уровня вполне достаточно — запас на несколько лет вперед.

Снова можно похвалить программистов Phison и Maxiotek за их работу над оптимизацией. Хотя эти усилия не всегда критически необходимы, учитывая, что современные недорогие SSD уже превосходят требования программного обеспечения, они все же способствуют улучшению производительности и стабильности.

Смешанный режим также имеет большое значение, поскольку в реальной эксплуатации (в отличие от тестов) редко возникает ситуация, когда данные нужно только записывать или только читать. Особенно это актуально в многозадачных средах и с учетом сложных операций современных операционных систем. В этом сценарии мы, вероятно, не увидим ничего нового — это просто повторение того, что уже было протестировано в других условиях.

Хотя результаты низкоуровневых утилит могут быть впечатляющими, на практике достичь таких скоростей удается не всегда. Это связано с тем, что тесты вроде CrystalDiskMark используют небольшие объемы данных, которые часто остаются в SLC-кэше на протяжении всего теста. Реальная запись данных включает не только запись в файл, но и изменение метаданных файловой системы, таких как MFT и журналы, что требует записи в разные места и иногда мелкими блоками. Поэтому для более точной оценки практической производительности лучше использовать инструменты, такие как Intel NAS Performance Toolkit, которые позволяют тестировать не только кэш, но и устройство в более реальных условиях, когда свободного места почти нет, что мы и делаем.

Однопоточные сценарии — это самые частые, но и наиболее сложные в тестировании. Современные SSD уже демонстрируют избыточные скорости даже в таких условиях. Даже если чтение осуществляется не из SLC-кэша, а из основного массива памяти, производительность остаётся высокой. Наш сегодняшний тестируемый SSD немного уступает более крупному аналогичному устройству, но в реальных условиях это различие уже не столь значимо.

К сожалению, многопоточный режим пока еще более синтетика, нежели практика — иначе бы жизнь могла сильно ускориться :) Но тенденции здесь абсолютно те же, что и в предыдущем случае.

Скорость записи зависит от эффективности работы с кэшем на SSD и алгоритмов, заложенных в прошивке. У трёх тестируемых накопителей, в условиях заполненного кэша, его размера на весь файл немного не хватает. Однако это значительно сказывается только на TeamGroup MP44S, где скорость записи вне кэша падает слишком резко. В то же время, KingSpec XF-1TB 2230 демонстрирует стабильные результаты благодаря хорошей оптимизации прошивки.

Эти два сценария сильно различаются для традиционных жестких дисков, но внутри SSD всё сводится к общему знаменателю. Возможности для оптимизации тут ограничены, поэтому два устройства на базе MAP1602 показывают схожие результаты и заметно уступают WD PC SN740, где весь тестовый сценарий укладывается в кэш. В текущих условиях важнее не дальнейшее увеличение скорости, а эффективность программного обеспечения (включая системное) в использовании уже доступных возможностей.

Как и прежде, мы наблюдаем, что «разнонаправленные» сценарии всё еще несколько сложнее для бюджетных платформ по сравнению с чистыми записями или чтением. Однако скорости уже измеряются в гигабайтах в секунду, особенно если эффективно использовать SLC-кэширование. Когда кэша не хватает, скорость падает, что побуждает производителей увеличивать его объем. SSD на QLC-памяти, за исключением продукции Intel/Solidigm, обычно демонстрируют заметные проблемы. Поэтому лучше избегать QLC-памяти, если это возможно, так как TLC, даже в бюджетных контроллерах, обеспечивает большую стабильность показателей.

Произвольная адресация по-прежнему сложнее последовательной, но уже демонстрирует потрясающие результаты по сравнению с прошлым десятилетием. К сожалению, ПО долго оптимизировалось под жесткие диски, которые в таких условиях медленнее на несколько порядков. Поэтому остается фиксировать достижения разработчиков и отмечать, что с течением времени платформы улучшаются благодаря обновлениям прошивок, что часто проявляется и в тестах.

На данный момент лучшим комплексным бенчмарком для оценки накопителей является PCMark 10 Storage, о котором можно подробнее узнать в нашем обзоре. Мы отметили, что из трех тестов, включенных в набор, наиболее полезен тест «Full System Drive», который охватывает практически все массовые сценарии: от загрузки операционной системы до обычного копирования данных. Остальные два теста являются лишь подмножествами этого, и, на наш взгляд, менее информативны. «Full System Drive» полезен для точного измерения не только реальной пропускной способности в практических задачах, но и возникающих при этом задержек. Хотя усреднение этих метрик по сценариям и приводит к немного синтетичным результатам, это на данный момент одна из наиболее приближенных к реальности оценок производительности накопителей.

Общий объем записи в тестах составляет 200 ГБ, что гарантированно превышает размер кэша, особенно если свободного места всего 100 ГБ. Паузы для очистки кэша в реальности практически отсутствуют, что делает тестирование PCMark 10 Storage более сложным и пессимистичным по сравнению с реальными условиями. В реальной жизни время на выполнение тех же операций часто растягивается на день или неделю, что позволяет уменьшить количество проблем за счет времени на очистку мусора. Тем не менее, для планирования будущего и оценки производительности, ориентироваться на этот пессимистичный сценарий может быть полезно, чтобы избежать недооценки потенциальных проблем.

Основная проблема бюджетных SSD на базе QLC-памяти заключается в их чрезмерной зависимости от SLC-кэширования. В наших тестах это проявляется при ограничении свободного места, что снижает размер кэша и влияет на производительность. Однако проблемы могут возникнуть и по другим причинам, таким как ошибки в алгоритмах прошивок или недостаток времени на выполнение служебных операций. Все SSD страдают от таких факторов, но более быстрая память и более устойчивые алгоритмы способны лучше справляться с неудобными сценариями.

Тем не менее, современные бюджетные платформы с QLC-памятью показывают результаты лучше, чем приличные SSD прошлого. В большинстве случаев они работают достаточно хорошо, несмотря на возможные заметные недостатки, которые проявляются нечасто и могут быть игнорируемыми. При выборе SSD можно избежать таких проблем, выбрав немного другую платформу, которая не обязательно будет значительно дороже. Форм-фактор здесь не играет решающей роли. Твердотельные накопители отличаются высокой плотностью хранения информации, что позволяет создавать маленькие, но быстрые и емкие SSD. Хотя форматы, такие как M.2 2280, остаются предпочтительными для топовых контроллеров и больших объемов памяти, средний класс SSD обеспечивает отличную производительность вне зависимости от размера. В бюджетном классе также можно найти хорошие решения, хотя они могут иметь некоторые указанные выше нюансы.

Рассмотрим ситуацию в целом. Главное — это расширение ассортимента компактных SSD, а не конкретные модели. Год назад рынок был совсем другим: спрос был, но удовлетворять его приходилось в основном через ОЕМ-модели. Теперь, с ростом спроса, появилось множество розничных предложений от разных компаний. WD адаптировала свои ОЕМ SSD для розницы, Phison предложил референсные решения для формата 2230, а китайские производители расширили свои предложения.

Что касается технических аспектов, то в SSD KingSpec серий NX и XF ничего неожиданного нет. Контроллеры Maxio MAP1202 и MAP1602 хорошо подходят для формата M.2 2230, и ранее компаний сдерживало только то, что плотная упаковка флэш-памяти дороже. Однако никто не хочет упускать потенциальный рынок. Нам было бы интересно увидеть MAP1602 с 232-слойной памятью YMTC, не столько из-за увеличения скорости, сколько из-за возможности выпуска полноскоростных дисков емкостью 2 ТБ в таком формате. Спрос на такие диски существует, пусть и небольшой, и с течением времени предложение тоже появится.

Что касается существующих моделей, форм-фактор не влияет на производительность. Цены играют большую роль: при равных характеристиках многие предпочитают проверенные бренды, но возможность сэкономить также привлекает покупателей. Увеличение количества предложений на среднем уровне цен всегда положительно сказывается на рынке и точно не разочарует покупателей.